DE2262629C3 - Schaltungsanordnung zur Konstantregelung der Helligkeit einer impulsbetriebenen Gasentladungslampe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Konstantregelung der Helligkeit einer impulsbeiriebenen Gasentladungslampe über steuerbare Halbleiterschaltelemente. insbesondere für ein Reprographie-Belichtungsgerät, mil einem Streufeldtransformator, einem zu dessen Ausgang parallelgüschalietcn Arbeitskondensator, welcher nach einer Ladephase im Verlauf einer gegenüber der Ladephase kürzeren Entladephase die Lampe speist.

Die Helligkeitssteuerung oder -konstanthaltung von Gasentladungslampen mit Hilfe von steuerbaren Halbleiterschaltelementen ist an sich bekannt. So ist /.. B. aus der US-Patentschrift 37 00 962 eine gleichstrombetriebene Lampe bekannt, in deren Speiseschaltung ein Triac geschaltet ist, dessen Phasenanschnittswinkel den Strom in der gesamten Schaltungsanordnung bestimmt.

Aus der britischen Patentschrift 12 08 9J6 ist bekannt, eine Gasentladungslampe direkt mit Netzstrom zu betreiben und im Speisekreis einen Triac vorzusehen, dessen Zündwinkel im Sinne einer Konstanthaltung des Stroms beeinflußt wird.

Auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 64 334 und der deutschen Patentschrift 15 89 280 sind noch Anordnungen bekaivnt, bei denen der direkt eine Gasentladungslampe durchfließende Strom von einem Triac geregelt wird.

Die vorstehend beschriebenen bekannten Ausbildungen haben gegenüber der eingangs umrissenen Anordnung den Nachteil eines geringeren Wirkungsgrades. Vorliegend gehl es um impulsbetriebene Gasentladungslampen, deren grundsätzliche Schallungsanordnung aus der US-Patentschrift 29 38 149 bekannt ist. Hierbei ist der die Lampe speisende Strom nicht in erster Linie ein unmittelbar vom Netz bzw. vom Transformator her fließender Strom, sondern die gesamte nutzbare Speisung der Entladungslampe erfolgt in der Weise, daß zunächst ein Arbeitskondensator vom Netz her aufgeladen wird und sich dann über eine sättigbare Drossel, wenn diese in die Sättigung gerät, auf die Lamrte entlädt Da die Lichtausbeute einer Entladungslampe stark überproportional mit der Stromstärke verknüpft ist, ergibt sich dadurch ein wesentlicher Vorteil für die Lichiausbeute, da der Strom zunächst gespeichert wird und dann mit hoher Stärke die Lampe beaufschlagt

Kennzeichnend für den Betrieb dieser impulsbetriebenen Gasentladungslampen ist, daß der Stromverlauf durch die Lampe während einer Netzschwingungsperiode jeweils nur kurze Zeitspannen in großer Intensität andauert und während der übrigen Zeiten kein wesentlicher Strom fließt.

Das Problem der Helligkeitsregelung bzw. -konstanthaltung von solchen impulsbetriebenen Gasentladungs lampen ist noch nicht befriedigend gelöst. Die oben bc schriebenen, mit Triacs arbeitenden Regelungsariordnungen für Gasentladungslampen lassen sich nicht ohne weiteres für impulsbetriebene Gasentladungslampen anwenden.

Ein aus der US-Patentschrift 35 24 102, insbesondere Fig. 7, bekanntgewordener Versuch dieser Art sieht dabei vor, den 7'riac in den Stromkreis der Lampe zu schallen. Eine praktische Verbreitung hat diese bekannte Anordnung jedoch nicht gefunden, da die Betriebssicherheit unzureichend ist. Bei der großen Flankensteilheit der die Lumpe speisenden Wechselspannung ist keine zuverlässige Phasenanschnittssteucrung möglich. Weitere Versuche, eine Helligkeitsregelung bzw. -konstanthaltung bei impulsbetriebenen Lampen der gattungsmäßigen Bauart zu erzielen, basieren dann auch nicht auf der Verwendung von Triacs, sondern es wird, wie z. B. gemäß US-Patentschrift 31 74 076, vcr sucht, die Helligkeit beeinflussende Spannungsschwanklingen des Netzes dadurch auszugleichen, daß die Induktivität der Sekundärwicklung des Transformaturs und die Kapazität des Arbeitskondensators so gewählt werden, daß diese einen Schwingkreis mit einer mit der Netzfrequenz übereinstimmenden Resonanzfrequenz bilden.

Abgesehen davon, daß die Messungen nicht bestäti gen, daß bei Befolgung dieser Dimensionierungsregel Netzspannungsschwankungen keinen Einfluß mehr oder nur noch einen reduzierten Einfluß auf die Licht-

so leistung haben, wäre diese bekannte Anordnung auch nicht in der Lage, andere Ursachen für ein Nachlassen der Lichtleistung auszugleichen. Außerdem gibt es keine Möglichkeit, die Helligkeit der Lampe einzustellen, was für viele Anwendungsfälle wünschenswert sein kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mithin, eine Schaltungsanordnung zur Konstantregelung der Helligkeit einer Gasentladungslampe aufzuzeigen, mit der alle die Helligkeit beeinflussenden Faktoren, insbesondere also Spannungsschwankungen des Speisenetzes, Alterung der Entladungslampe, Verschmutzen derselben usw., erfaßt werden können, und die bei impulsbetriebenen Lampen einwandfreie Ergebnisse erzielen läßt.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs umriss, . ricn Art, wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Ladekreis des Arbeitskondensators ein Halbleiterschalter vorgesehen

ist. dessen Zündwinke] von einer ein lichtempfindliches Element aufweisenden Steuereinheit auf Konstanthaltung der Lichtleistung der Gasentladungslampe geregelt wird.

Da die Helligkeit jeder Entladung in der Gasentladungslampe im wesentlichen von der im Arheitskondensator gespeicherten Ladung abhängt und diese durch den Halbleiterschalter beeinflußbar ist. gelingt es auf diese Weise, eine konstante Lichtleistung der Anlage unabhängig von allen genannten Störgrößen zu verwirklichen.

Eine wesentliche Ausgestaltung dieses Vorschlags ist es hierbei, parallel zum Halbleiterschalter einen Widerstand anzuordnen, der als Dämpfungswiderstand Resonanzerscheinungen verhindert, die sonst zum Flakkern oder zum Erlöschen der Lampe führen könnten.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung ist das Schaltungsprinzip gezeigt

Zur Schaltung gehört ein Streufeldtransformator 1, der Arbeitskondensator 2 und die Gasentladungslampe 3. z. B. eine Xenon-Lampe. Die beiden letztgenannten Bestandteile liegen parallel zum Ausgang des Streufeldtransformators, wobei zwischen Transformator t und Arbeitskondensator 2 der Halbleiterschalter 4 und zwischen Arbeitskondensator 2 und Gasentladungslampe 3 die Sättigungsdrossel 5 geschaltet ist.

Der Halbleiterschalter 4 besteht im wesentlichen aus den gegeneinander geschalteten Thyristoren 6, deren Zündelektroden an die Steuereinheit 7 angeschlossen sind. Parallel zu den Thyristoren 6 liegt der Dämpfungswiderstand 8. Zur Steuereinheit 7 gehört ein lichtempfindliches Element 9, z. B. eine Fotozelle, die im Strahlungsbereich der Gasentladungslampe 3 untergebracht ist.

Weiterhin ist eine Steuermöglichkeit vorgesehen, die als Einstellwiderstand 10 angedeutet ist.
Parallel zur Gasentladungslampe 3 liegt noch eine Starteinrichtung, die die bis zur Zündung derselben erforderlichen höhergespannten Impulse liefert Diese Starteinrichtung besteht aus. dem Starigerät II, welches hochfrequente Spannungsimpulsc (in der Größcn-Ordnung von 100 kHz) erzeugt und auf die Primärwicklung eines Impulstransformators 12 gibt Dessen Sekundärwicklung liegt in Serie mit einem Koppelkondensator 13 und beide parallel zur Gasentladungslampe. Die Kapazität des Koppelkondcnsators ist so gewählt, daß

ij er für die im Normalbetrieb an der Lampe liegende Netzfrequenz trennend wirki, während die Energie der hochfrequenien Star'.impulse zur Lampe gelangen kann.

Im Betrieb gestattet es der erfindungsgemäß vorgeschene Halbleiterschalter 4, die Ladezeit des Arbeitskondensators 2 und damit dessen Ladezustand /u beeinflussen, von dem wiederum die Helligkeit der Gasentladung in Lampe 3 abhängt. Dabei regelt die Steuereinrichtung 7 den Zündwinkel der Thyristoren 6 derart.

daß die durch die Fotozelle 9 gemessene Lichtlcistung konstant bleibt. Die gewünschte, konstant zu haltende Lichileistung kann durch Betätigung des Einstellers JO verändert werden.

Mittels des Dampfungswiderstandes 8 werden unerwünschte Resonan/crscheinungen im Kreis Sekundärwicklung des Streufeldtransformators I — Arbeitskondensator 2 verhindert, die zu Flackern und Erlöschen der Lampe führen könnten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Konstantregelung der Helligkeit einer impulsbetriebenen Gasentladungslampe über steuerbare Halbleiterschaltelemente, insbesondere für ein Reprographie-Belichtungsgerät, mit einem Streufeldtransformator, einem zu dessen Ausgang parallelgeschalteten Arbeitskondensator, welcher nach einer Ladephase im Verlaufe einer gegenüber der Ladephasc kürzeren Entladephase die Lampe speist, dadurch gekennzeichnet, daß im Ladekreis des Arbeitskondensators (2) ein Halbleiterschalter (4) vorgesehen ist, dessen Zündwinkel von einer ein lichtempfindliches Element (9) aufweisenden Steuereinheit (7) auf Konstanthaltung der Lichtleistung der Gasentladungslampe (3) geregelt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (7) einen Einstellwiderstand (10) zur Vorgabe einer konstant zu haltenden Lichtleistung der Gasentladungslampe (3) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (4) aus zwei gegcneinandergeschalteten Thyristoren (6) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Halbleiterschalter ein Dämpfungswiderstand (8) geschaltet ist.